Nature老年痴呆发病新机制
—炎性小体激活驱动Tau病理改变—
文章：NLRP3inflammasomeactivationdrivestaupathology
期刊：Naturevolume,pages,–()
主要作者单位：
1.DepartmentofNeurodegenerativeDiseasesandGeriatricPsychiatry,UniversityHospitalofBonn,Bonn,Germany.
2.GermanCenterforNeurodegenerativeDiseases(DZNE),Bonn,Germany.
01研究zhai
研究摘要
阿尔茨海默病是最主要的老年痴呆疾病，其特点是斑块状淀粉样蛋白-β的积累，神经原纤维缠结中过度磷酸化的Tau的聚集，以及神经炎症，共同导致神经变性和认知功能下降。NLRP3炎症小体在激活小胶质细胞内聚集，导致caspase-1和下游白细胞介素-1β，切割，释放和活性成熟。NLRP3炎症小体已被证明是必不可少的。淀粉样蛋白-β在小鼠模型疾病的发展和进展尚不清楚。在此，作者发现NLRP3炎性小体功能的丧失，通过调节tau磷酸酶和激酶，降低tau磷酸化和和聚集。Tau激活NLRP3炎性小体，脑内注射含纤维淀粉样蛋白的脑匀浆，以NLRP3依赖的方式诱导tau病理。这些数据确定了小胶质细胞和NLRP3炎性小体激活在阿尔茨海默病发病机制中的重要作用，并支持阿尔茨海默病的淀粉样细胞学假说，表明神经原纤维缠结发展为淀粉样β诱导的小胶质细胞激活的下游途径。
炎性小体在神经退行性疾病中作用示意图
炎性小体炎性小体（Inflammasome）是由传感器、适配器和酶原Proaspase-1组成的多聚蛋白复合物。炎性小体的组装是对病原体相关分子模式（PAMP）和损伤相关分子模式（DAMP）的反应。炎性小体通过引起Caspase-1自我剪切，活化，进而裂解Pro-IL-1β，Pro-IL-18,形成成熟IL-1β，IL-18.活化的caspase-1也能裂解GasderminD，从而导致一种特殊的细胞死亡，称为细胞焦亡（pyroptosis）。编码炎性小体组分的基因突变与许多炎症性疾病有关，过去十年的研究强调了炎性小体的适当激活在稳态和疾病发病机制中的重要性。
炎性小体组装
NLR蛋白家族的所有成员都含有一个中央核苷酸结合域(NBD)，而且大多数成员都有一个可变的N-末端结构域和一个C-末端LRR结构域。根据N端pyrin结构域(PYD)或CARD的存在，该家族进一步分为NLRP或NLRC受体。人和小鼠的NLR基因分别编码22个NLRs和34NLRs。其中，NLRP1、NLRP3和NLRC4是能够诱导炎性小体形成的平台，可以激活caspase-1。NLRP12、NLRP6和NLRP9B也被认为参与炎性小体，但它们的作用是还没有很好的确认。炎性小体组装需要同类型CARD-CARD或PYD-PYD相互作用，而PYD和CARD结构域都可以被诱导齐聚，这是炎性小体组装的基础。当配体被检测到时候，传感器从抑制状态释放，并聚集，ASCs它们的PyDs之间的同型相互作用成核。接下来，ASCs通过它的Card结构域相互作用招募propasse-1，合成的多聚炎症体复合物含有传感器、适配器和酶。NLRP3、AIM2和pyrin炎症小体的组装严格依赖于适配器ASC。相反，NLRP1和NLRC4拥有一个CARD域，可以直接招募caspase-1。NLRP1和NLRC4可以独立于ASC诱导炎症小体组装和细胞焦亡。然而，ASC的加入仍然促进了IL-1β和IL-18的有效处理。由于炎性小体组装需要同型CARD-CARD和PYD-PYD相互作用，某些PYD纯蛋白(POPs)和纯CARD蛋白(COPs)可以作为炎症体组装的主导阴性调节因子。
NLPR3
NLRP3是NLRP3炎性小体的传感器（适配器ASC（PYCARD)和效应分子(caspase1）），由N端PYD结构域，中心NBD结构域，C端LRR结构域组成。NLRP3的突变已在自身炎症性疾病中观察到，如以皮疹和发热为特征的冷冻相关的周期性综合征(CAPS)。NLRP3最终被发现是一种NLR，它能形成炎症体并感觉到大量的感染性和内源性DAMPs(包括微生物细胞壁组分、核酸、造孔*素、环境结晶剂(如二氧化硅)和内源性分子，包括ATP和尿酸晶体)。当NLRP3炎性小体对大量DAMPs反应时，它很能感觉到由这些分子引起的共同的细胞窘迫信号（细胞体积的变化、溶酶体的断裂、活性氧(ROS)的产生、K流出和Ca2+信号），而不是与所有这些信号触发因子直接相互作用。
炎性小体活化及信号通路示意图
02
Jess全自动定量WesternBlot技术
本文Jess检测条件培养基中分泌性Caspase-1及其剪切体（ELISA技术无法区分Caspase-1及其剪切体）
实验方法Forcaspase-1detectionorcollectionofconditionedmediumforneuronalexperiments,2millionmicrogliaor,microgliaperwellwereplatedina6-wellplate.caspase-1secretionbyusingaJesssystem(ProteinSimple).Here,sampleswererunundilutedona12–-kDaseparationmoduleaccordingtothemanufacturer’sinstructionsanddetectionwasachievedbyusingacaspase-1antibody(Adipogen)at1:50.DatawereanalysedwithCompasssoftwareversion4.0.0(ProteinSimple).
结果
结果说明原文：Jess-basedanalysisofconditionedmediumofLPS+tauwild-type-treatedwild-typemicrogliastainedforcaspase-1.LPS/ATP-treatedwild-typemicrogliaservedaspositivecontrol
结果说明原文：Jess-basedanalysisofconditionedmediumofprimarywildtype,Asc–/–andNlrp3–/–microgliaprimedwithLPSandtreatedwiththeindicatedformsoftauPS.LPS/ATP-treatedwild-typemicrogliaservedaspositivecontrol.Sampleswerestainedforcaspase-1.
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